capÍtulo 4 –estudios previos- Índice pág....capÍtulo 4 -estudios previos - manel Àlvarez paz...

CAPÍTULO 4 –ESTUDIOS PREVIOS- ÍNDICE Pág. 4.1-INTRODUCCIÓN 39 4.2-PRODUCCIÓN MINERA DE BARITA A MUNDIAL Y NACIONA L 40

4.2.1-Producción de barita a nivel mundial 40 4.2.1.1-Mercado Europeo y África 40 4.2.1.2-Mercado Asiático 42 4.2.1.3-Datos cuantitativos 44

4.2.2-Producción de barita a nivel Nacional 46 4.3-PROPIEDADES DE LA BARITA Y DOSIFICACIONES DEL H ORMIGÓN SEGÚN LOS DISTINTOS PRODUCTORES O SUMINISTRADORES 47

4.3.1-Ado Mining (Turquía) 47 4.3.2-Barita China 48

4.3.2.1-Barite Powder-4 48 4.3.2.2-Super White Barite 49

4.3.3-Garrot-Chaillac (Francia) 49 4.3.4-Mineralia (Minerals de Girona S.A.) 51 4.3.5-Lorda i Roig (Barcelona, España) 54 4.3.6-CT-RAD (Toledo, España) 55

4.4-ENSAYOS PREVIOS AL HORMIGÓN 57

4.4.1-Consideraciones sobre el cemento 57 4.4.2-Consideraciones sobre el agua de amasado 58 4.4.3-Consideraciones sobre los áridos 58

4.5-ENSAYOS PREVIOS PARTICULARES A LA BARITA 59

CAPÍTULO 4 -ESTUDIOS PREVIOS -

Manel Àlvarez Paz - 39 -

4.1-INTRODUCCIÓN Después de conocer detalladamente los aspectos relativos al hormigón de alta densidad utilizado en el Laboratorio de Luz Sincrotrón y por lo tanto contemplados en su proyecto, en este capítulo se pretende presentar los estudios previos que han sido necesarios para finalmente obtener un hormigón de alta densidad perfectamente enmarcado en la singularidad del sincrotrón. Se hará un resumen de toda aquella información recogida referente a la producción y distribución de barita en el mundo y en el ámbito estatal, de sus características y de sus condiciones de suministro, con el fin de justificar la elección final del árido utilizado en el hormigón pesado. Es el presente capítulo se hará hincapié en los suministradores habituales de hormigón de alta densidad, presentando las características de cada uno de ellos y mostrando con más detalle algunas obras realizadas por el suministrador elegido. Por último, se mostraran las dosificaciones propuestas y estudiadas por los suministradores así como la dosificación definitiva y los ensayos realizados para verificar la viabilidad de la mezcla elegida. De esta manera, quedaremos en disposición de poder centrarnos en los próximos capítulos, en el transporte, la colocación, el vertido y el curado del hormigón de alta densidad aquí presentado.



4.2-PRODUCCIÓN MINERA DE BARITA A MUNDIAL Y NACIONA L Tal y como se justifica en el apartado 3.6.4 del capítulo 3, la barita es el árido elegido para el hormigón de alta densidad del Laboratorio de Luz Sincrotrón. Por este motivo, en el presente capítulo ya únicamente se habla de la barita, centrando todos los apartados en lo que refiere a este mineral. En este apartado se pretende hacer un repaso de la producción de barita tanto a nivel nacional como a nivel mundial, algo necesario antes de determinar cual será el suministrador para la obra del Sincrotrón. Presentando unos datos cuantitativos sobre producciones y haciendo un repaso evolutivo de los principales países productores de barita y de sus principales empresas, será más fácil determinar de entre las diferentes opciones cual es la que realmente cumple con los requisitos de la obra del Sincrotrón. 4.2.1-Producción de barita a nivel mundial: La barita es un mineral relativamente común, de bajo precio y producido en más de 40 países. China ha emergido como el principal exportador de barita en el mundo (2 a 3 millones de toneladas), le sigue Marruecos (300 mil toneladas), y Turquía (120 mil toneladas). Estados Unidos es el principal importador (1 a 2 millones de toneladas de barita) principalmente de China (89%), India (8%) y otros (3%). Otros importadores son Alemania (250 mil toneladas), Reino Unido (100 mil toneladas), Venezuela (150 mil toneladas) y Japón (100 mil toneladas). A continuación se describen brevemente las empresas productoras de barita de los distintos mercados del mundo (se ha excluido el mercado Español, por situarlo dentro del apartado de mercado Nacional) 4.2.1.1-Mercado Europeo y África a) Francia Cuenta principalmente con dos áreas: Químicos de Bario (básicamente Carbonato de bario) y Barita Sintética (Blanc Fixe). Es uno de los tres productores líderes de barita sintética en Europa y el mayor productor mundial de carbonato de bario. Ambas aplicaciones usan barita blanquisca como punto de partida, y Solvay cuenta con dos fuentes de bario: la mina Barytine de Chaillac en Francia y las importaciones de China. También se abastece de Marruecos y Bulgaria. Consume alrededor de 200 mil ton/año de barita para sus producciones de químicos de bario y blanco fijo.

La mina Barytine de Chaillac produce barita blanquisca; de su producción anual de 80 mil toneladas de barita concentrada (98% BaSO4 ó más), cerca de 65% lo envía a Solvay para la producción de carbonato de bario y otros; el 35% restante va a los mercados de relleno como balatas para frenos, paneles para aislamiento del ruido. Dado el relativamente bajo precio de la barita blanquisca ésta no puede transportarse muy



lejos por los costos del flete, la mayor parte de las ventas son dentro de Francia, donde tiene virtualmente el 100% del mercado.

Por su parte, Sachtleben Chemie y afiliados es el mayor importador de barita china para la producción de blanco fijo y tiene contratos de venta de largo plazo con dos empresas nacionales productoras de barita natural.

b) Turquía Son dos los principales productores de barita: Ado Mining y Baser Mining. Toda la producción de la primera es para el mercado de perforación y sus ventas están en un rango de 100 mil ton/año; las ventas de la segunda se ubicaron alrededor de 30 mil en 2003, de los cuales 20 mil fueron para el mercado de perforación y 10 mil para otras aplicaciones: 6 mil fueron de barita blanca para la industria de la pintura, 2 mil para revestimiento en polvo y 1 mil 500 para el mercado de fricción.

c) Reino Unido La empresa Viaton Industries Ltd, ubicada en Brassington, Derbyshire, es la única proveedora de barita de mercados diferentes a la perforación en el Reino Unido, y es una de las principales productoras de barita blanca europea al igual que Sachtleben Chemie/DBI, Ankerpoort and Minerals Girona. El 60% de las ventas de Viaton son de productos de barita blanca y el 40% de barita blanquisca. Su principal fuente de barita es el mineral importado de China. Sus ventas ascienden a 30,000 ton/año con una capacidad de producción de 50,000 ton/año de barita grado no perforación.

La empresa Glebe Mines Ltd., ubicada en Hope Valley, Derbyshire produce barita blanquisca como subproducto de la fluorita; donde la barita es separada por flotación y lavada, con una producción estimada de 15 mil tons/año, la mitad se destina al mercado de perforación de Escocia y el resto lo vende a Viaton.

El más importante productor de barita en Reino Unido es M-I Drilling Fluids, el cual opera la mina Foss próxima a Aberfeldy en Escocia, con una producción anual de cerca de 50 mil toneladas; también opera una planta de molienda en Aberdeen y controla la oferta de barita en el mercado del Mar de Norte. Las operaciones de Foss suministran material para perforación y también barita blancuzca a Viaton para su sección automotriz en aplicaciones de aislamiento de ruido.

d) Marruecos Ocupa el cuarto lugar en la producción mundial de barita. Compite con China y la India, la mayor parte de su producción está enfocada a materias primas para lodos de perforación. La principal productora Cie. Marocaine des Barytes (Comabar) actualmente no está produciendo barita para los mercados de no-perforación, pero es una importante proveedora mundial de productos para lodos de perforación. La segunda mayor productora, Ste Nord Africaine de Recherches et d’Exploitation des Mines d’Argana (Snarema) establecida en Argana, cuenta con una capacidad de 30 mil ton/año de barita grado químico. La empresa Industrie Miniere Marocaine (IMM) tiene una capacidad de 40 mil ton/año, de la que la mitad se dirige a un mercado diferente a la perforación.



e) Argelia La Asociación de Mineros de Barita de Argelia (Societe des Mines de Baryte d’Algerie. Somibar) proveen algunos productos para aplicaciones de no-perforación, aunque se dediquen a lodos de perforación. f) Irán Es un gran productor de barita con empresas como Iran Barite Falat Co. con barita para lodos de perforación. 4.2.1.2-Mercado Asiático a) China Los exportadores chinos de barita proveniente de no-perforación son casi un club selecto. Mientras existe un gran número de pequeños productores, sólo un reducido número de comercializadores clave y exportadores directos proveen a los principales consumidores de Europa y Estados Unidos.

Mientras la producción de barita proveniente de perforación está concentrada en la provincia de Guangxi, gran parte del mineral de no-perforación se explota en Guizhou, en el área de la ciudad Guiyang. Este mineral es seleccionado y triturado antes de ser transportado por rieles en Guangxi, alrededor de la ciudad de Nanning y de ahí enviado por riel a los puertos.

Los puntos de exportación más importantes para la barita grado no-perforación son Zhanjiang en la provincia de Guangdong y Fangcheng en Guangxi, Xiamen en Fujian.

Casi todas las exportaciones siguen siendo de barita en trozos, el proceso de molienda se da en los países de consumo. Generalmente en los puntos de exportación se da un proceso de lavado para remover impurezas y dar el tamaño de acuerdo a los requerimientos del consumidor, pero aún no el de molienda. Los exportadores clave incluyen antiguas subsidiarias regionales de China Minmetals tales como Guangxi Metals y Minerals Import and Export Group (GXMM). El comercio de barita ahora está organizado como Neo-Horizon Barite Co. Ltd. Otros empleados de Minmetals han instalado negocios de exportación, aprovechándose de las relaciones y contactos anteriores con las minas en Guizhou.

Ejemplos de compañías que proveen a los consumidores líderes directos son: Nanchuan Minerals Group que opera una planta con proceso de lavado, tamaño y selección en Fangcheng; Hengsheng Minerals, en Zhanjiang produce barita tanto grado perforación como otros, opera una planta de lavado y molido. Otra empresa exportadora es Zhanjiang New Orient Minerals localizada en Guangdong.

En relación al total de la demanda de China, las exportaciones de barita blanca grado pintura y polímeros se ubica en un rango de 100 a 120 mil toneladas y las exportaciones de grado químico y de relleno en general ascienden a 100 mil toneladas.

Solvay es una de las principales consumidoras de mineral chino por un monto promedio de 80 mil toneladas de barita grado blanquisca, química/relleno para la producción de blanco fijo y carbonato de bario.



Sachtleben Chemie importa una cantidad similar de barita para su producción de blanco fijo y suma más del 50% del total de la producción de barita sintética en Europa con una producción anual de 75 mil toneladas. Sachtleben afiliado a DBI, es importador de barita blanca a Europa, y Sibelco importan arriba de 30 mil toneladas (directamente o a través de traders). Los principales consumidores norteamericanos de barita china son Cimbar Performance Minerals. Otros compradores son Excalibur Minerals, la antes Polar Minerals y Chemical Products Corp., las cuales usan barita china grado químico para la producción de carbonato de calcio. Un factor importante en la exportación de barita china actualmente es la situación de la alta tasa del flete por barco, con tasas casi al doble con relación al 2003, lo que hizo que se descartara la barita China para la obra del Sincrotrón. El problema reside en que existen pocos buques disponibles. Se ha discutido en la industria que las minas de barita cerradas o con recortes de producción en Europa y en cualquier otra parte, quizá tengan que reabrirse o aumentar la producción para satisfacer cualquier déficit si el mineral chino se encarece en demasía debido al flete. El hecho que perdura, es que la mejor barita blanca china es incomparable en términos de calidad y disponibilidad de volumen en el mundo, así que al llenar cualquier brecha significativa en los tonelajes actualmente exportados a Europa y Norteamérica será un reto. El consumo en China de barita para relleno, está creciendo con la rápida expansión de las industrias de revestimiento, plástico y automotriz. Sin embargo, también los consumidores finales se están modernizando, lo que significa que los proveedores chinos están teniendo que producir con mejores especificaciones. Los consumidores chinos están demandando productos y automóviles nacionales más blancos, que están incrementando el uso de la barita. China también tiene una posición importante en la venta de barita grado no-perforación a otros países asiáticos industrializados como Japón y Corea. Estas exportaciones son una combinación de mineral crudo y productos terminados, tales exportaciones se llevan a cabo por traders y exportaciones directas a plantas de molienda. b) India Cuenta con grandes reservas de barita en Andhra Pradesh, y es bien conocida por los traders Trimex, Gimpex, e IBC Ltd., como una fuente de material grado API. Sin embargo, mucho del material de los grandes depósitos conocidos como Mangampet es decolor grisáceo y por lo tanto no es adecuado para ciertas aplicaciones derivadas del mercado de la pintura. Debido al dominio de las exportaciones de barita blanca china en el mundo, normalmente la India no exporta barita y es consumido en el mercado nacional. Así como en otras áreas en el mundo, los productores de pintura más modernos, tienen mayor demanda de especificaciones que antes. En total, el mercado de barita se estima en 30 mil ton/año. Los productores líderes son Krishnapa Asbestos and Barytes Ltd, IBC Ltd., Cuddapah Star Barytes, y Tiffin Barytes. La explotación de barita blanca es de los depósitos del área minera Vemula en el distrito de Cuddapah.



c) Estados Unidos Existen menos productores de barita en Estados Unidos que en Europa. El mercado se estima en 100 mil ton/año. En los últimos años el mercado ha sido sumamente competitivo y como resultado muchos productores comentaron sobre una situación prolongada de precios bajos. En Estados Unidos sólo existe una empresa ofreciendo barita de alto peso específico para el mercado de no-perforación. New Riverside Ochre Co. Ltd. (NRO) establecida en Cartersville, Georgia y que pertenece al mismo grupo que Chemical Products Corp (CPC). Las minas de NRO tienen una capacidad de 50 mil ton/año sin realizar importaciones. Las reservas de barita están calculadas para 15 a 20 años al ritmo de minado actual. La barita de Georgia es un mineral residual, lo que significa que la roca de barita está suspendida en arcilla con restos de hierro. CPC es el principal productor de carbonato de bario y compra una tercera parte de sus insumos de China, y las dos terceras partes restantes a NRO, ésta última es el proveedor líder del nicho de mercado americano, que contempla desde aplicaciones de hospitales, salas de terapia radioactiva, hasta plantas de investigación nuclear. En general NRO y Cimbar atienden diferentes mercados pero compiten en el mercado de fricción. Cimbar Performance Minerals es una de las empresas líderes del mercado americano, ofreciendo barita de alta blancura tanto para pinturas como para polímeros y grados más bajos para aplicaciones de relleno en general. 4.2.1.3-Datos cuantitativos Según los últimos datos del 2003 consultados en el Instituto Geológico y Minero de España, a nivel mundial, la producción de barita, decreciente hasta el 2001, aumentó ese mismo año un 19,7% en relación al año anterior, alcanzando 7,135 Mt, de acuerdo con los datos suministrados por World Mining Statistics 1997-2001. Si se toma como referencia la información del Minerals Yearbook 2002 del Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS), el incremento sería tan sólo del 1,4%. Las únicas diferencias importantes se dan en las producciones de China e India, que el USGS estima bastante inferiores, unos 3,6 Mt para China y 850 000 toneladas para India. Si se toma como referencia al USGS, la producción mundial habría bajado alrededor de un 9 % entre 2001 y 2002. En la siguiente tabla se puede apreciar la producción mundial por países hasta el 2001, con una predicción de lo que debiera suceder en 2002. Al no tener datos des de entonces no se ha podido verificar la predicción y comprobar el crecimiento de la producción mundial de barita. China, Reino Unido, Marruecos, Argelia, Francia y Turquía se presentan como los principales productores y suministradores de barita en el Mundo.

PRODUCCIÓN MINERA MUNDIAL DE BARITA (toneladas de mineral)

1998 1999 2000 2001 2002e Alemania 123 272 118 489 111 790 110 000 120 000 Francia 75 400 75 700 92 000 81 000 75 000 Reino Unido 64 000 59 000 54 000 66 000 60 000 España 79 820 39 553 32 653 62 162 52 844



Bélgica 40 000 30 000 30 000 30 000 30 000 Italia 31 792 24 557 11 262 10 000 10 000 Grecia 800 800 800 800 800

Subtotal UE 415 084 348 099 332 505 359 962 348 644 México 161 555 157 953 127 668 145 789 150 000 Brasil 48 634 40 824 54 100 55 000 55 000 Perú 7 506 3 512 11 403 11 031 11 500 Argentina 1 833 4 365 4 400 3 536 3 005 Bolivia 2 500 6 005 3 050 6 253 6 100 Ecuador sd 2 532 1 476 1 181 sd Colombia 900 900 900 900 600 Chile 1 430 823 1 026 584 384 Guatemala 0 75 113 100 100

Subt. Iberoamérica 226 000 216 989 204 136 224 374 226 689 China 2 941 200 1 715 740 3 024 030 3 985 200 3 100 000 India 660 854 363 414 845 001 915 557 600 000 Marruecos 353 206 328 945 343 557 467 056 487 627 Estados Unidos 476 000 434 000 392 000 400 000 420 000 Irán 178 355 165 520 183 000 218 000 220 000 Turquía 160 042 150 058 120 893 102 323 120 000 Bulgaria 124 000 111 000 120 000 100 000 90 000 Corea del Norte 100 000 70 000 70 000 70 000 70 000 Rusia 60 000 60 000 60 000 60 000 60 000 Otros (1) 600 989 435 000 268 000 251 274 220 000

TOTAL (redondondeado)

6 296 000 4 393 000 5 958 000 7 135 000 5 960 000

Tabla 4.1-Producción Mundial de barita (Instituto Geológico y Minero de España, World Mineral

Statistics 1997-2001, BGS; Minerals Yearbook USGS 2002)

Figura 4.1-Gráfico del porcentage de exportación de los países con Barita. (Instituto Geológico y Minero de España)

Tabla 4.2-Reservas mineras de barita por país a 2005 (Mineral Commodity Sumaries en enero del 2005)

En las tablas 4.2 y 4.3 se puede apreciar la producción minera mundial de barita los años 2004 y 2005 así como las reservas mineras mundiales de Barita que quedaban a finales de 2005.



Tabla 4.3- Producción minera mundial de barita (Mineral Commodity Sumaries en enero del 2005)

4.2.2-Producción de barita a nivel Nacional: El mercado de la barita española tiene dos proveedores principales: Minerales y Productos Derivados, SA (Minersa) y Minerales Girona, SA. La primera es la principal productora en términos de volumen; sin embargo, las dos empresas tienen diferentes giros: Girona está enfocada a mercados diferentes a los de perforación, utilizando minerales de China y Marruecos, mientras que Minersa sólo usa barita de su mina en Vera, Almería y se dedica a la oferta de barita grado perforación.

En promedio Minersa produce 100 mil ton/año de barita, pero con los altibajos del mercado de perforación tuvo que recortar su producción a 60 mil ton/año; y para lograr mayor estabilidad tomó la decisión de mantener una producción anual de 50 mil toneladas/ año.

Girona se localiza en Cataluña y tiene una capacidad de producción anual de 40 a 50 mil toneladas y se enfoca más a la exportación del grado no-perforación por su cercanía a la frontera francesa y cuenta con una completa gama de productos de barita blanca así como de material blanquisco. Tiene relaciones con productores de Marruecos y compra importantes volúmenes de China. El principal destino de sus ventas es la industria de pinturas y revestimiento de Europa. Según datos del año 2001, la producción nacional de barita, que alcanzó un máximo notable en 1997, superando las 100 000 toneladas, sufrió notables descensos desde entonces, si bien parece que la tendencia des del 2001 es la de recuperarse ligeramente.

Provincia 1998 1999 2000 2001 2002p Almería 79 000 38 283 28 205 56 089 43 071 Zaragoza 820 1270 887 - - Santander - - 3 561* 3 300 7 000 Córdoba - - - 2 773 2 773

TOTAL Mineral (t) 79 820 39 553 32 653 62 162 52 844 SO4Ba< contenido (t) 70 299 34 895 28 735 50 640 46 503

Tabla 4.5-Producción de Barita en España (Insituto Geológico y Minero de España, Estadística Minera de España)



La demanda aparente de materias primas minerales de bario subió en 2001 un 6,7%, hasta 39,8 kt de elemento contenido (cuadro Ba-III), si bien el consumo real, descontado el almacenamiento, debe estar en torno a 37,2 kt/a (media de los tres últimos años). La fuerte contracción de la producción minera, promovida seguramente por la caída de las exportaciones, dio lugar a un nuevo cambio de signo de la balanza comercial, positiva en tonelaje en el trienio 1996-98 pero nuevamente negativa desde 1999, con una dependencia técnica externa del 40,9% en 2001.

Limitándonos exclusivamente a la barita, el consumo aparente de este mineral en 2001 fue de 21,59 kt de Ba contenido. Teniendo en cuenta que en 2001 se perforaron 20 278 m de sondeos para exploración y desarrollo de hidrocarburos (21 320 m en 2000), y suponiendo un consumo medio de 429 kg de barita por m perforado, se obtiene un consumo para este fin de 4,8 kt de Ba contenido en 8,7 kt de mineral (9,1 kt de barita con 5 kt Ba contenido en 2000). En el caso español, la mayor parte del consumo debe corresponder a los sectores de pinturas como extendedor, cargas en papel, caucho, etc, y en la industria química básica. En 2001, la industria de 1ª transformación se abasteció (en Ba contenido) en el 54,2% en forma de barita, el 37,1% de carbonato, el 5% de sulfato y el 3,7% restante de óxidos, cloruros, metal y whiterita.

4.3-PROPIEDADES DE LA BARITA Y DOSIFICACIONES DEL H ORMIGÓN SEGÚN LOS DISTINTOS PRODUCTORES O SUMINISTRADORES. 4.3.1-Ado Mining (Turquía): Ado Mining, una empresa creada en 1994, es a día de hoy la máxima productora i exportadora de barita (que no de hormigón) de Turquía. Actualmente su actividad exportadora supone el 85% de las exportaciones de su país. Al no ser unos productores de hormigón, solamente suministran el árido, empaquetado en sacos de 25 o 50kg, en bolsas reutilizables de 1,5 toneladas o directamente en volquetes. La barita que suministran cumple la normativa de calidad ISO 9001-2000 y posee los sellos de calidad necesarios. A continuación se muestran dos imágenes de las diferentes formas de suministro de la barita Turca y una tabla resumen de sus propiedades.

Figura 4.2-Suministro de barita en en bolsa de 1,5 toneladas (www.adomining.com)

Figura 4.3- Suministro de barita en sacos de 25 o 50kg

(www.adomining.com)



Tabla 4.6-Resumen de las propiedades de la barita turca. (www.adomining.com) 4.3.2-Barita China Como ya se ha comentado con anterioridad en el subapartado de China del apartado 4.2.1.2, son varias las regiones de este país en las que se extrae barita. Por consiguiente, hay también una gran cantidad de empresas que suministran y exportan el árido. Por este motivo, a continuación simplemente se presentan las características de dos baritas típicas de la zona, sin entrar en detalles de cuales serían las empresas exportadoras. Las imágenes han sido directamente extraídas de la página Web www.Made-in-china.com, con lo que la información aparece en inglés. 4.3.2.1-Barite Powder-4

Lo que directamente podemos deducir de la imagen, y además es una característica común en las baritas provenientes de la China, es que la pureza (porcentaje de bario) es en este caso del 95%. Este porcentaje está muy por encima de las purezas de otras baritas provenientes por ejemplo de Turquía o Francia, lo que hizo en un principio que se planteara la opción de traer para el Laboratorio de Luz Sincrotrón la barita China.

Figura 4.4-Barite Powder-4 (www.made-in-china.com) Finalmente no fue así por el evidente problema del transporte, que encarecía enormemente el precio de la tonelada de barita.



4.3.2.2-Super White Barite En el caso de la barita blanca, la pureza asciende aún más hasta conseguir llegar al 97% de contenido de sulfato de bario. Además, toma el nombre que tiene por ser en un 93% de su fracción de color blanca, cuando lo habitual es encontrar baritas grisaceas y rosadas. Figura 4.5-Super White Barite (www.made-in-china.com)

4.3.3-Garrot-Chaillac (Francia) Garrot-Chaillac es una empresa Francesa creada en 1946 que se dedica a la extracción, tratamiento y distribución de minerales de alta densidad para la construcción, la industria química u otras aplicaciones. Garrot-Chaillac ya no sólo suministra los áridos como sucedía con las anteriores empresas, sino que proporciona la dosificación de hormigón óptima según las condiciones de la obra y lo suministra. El único problema, que a la vez fue el principal motivo de rechazo de esta empresa para que suministrara el hormigón de alta densidad para el Sincrotrón, es que no se encargan de su colocación ni curado (tambien existió el problema de que no planteaban la dosificación con barita sino con magnetita). Por este motivo, fue otra empresa la elegida, que vendía el paquete completo de hormigón con colocación y curado. A pesar de ello, a continuación se presenta la dosificación que Garrot-Chaillac hubiera preparado para el Sincrotrón: Mangadense 20S 0-20mm: 2050kg Arena 0-4mm: 670kg Cemento CEMIIb: 380kg Agua (incluso la humedad del árido): 170/180l Superplastificante: 1,5 a 2% del peso de cemento

Propiedades Generales Tamaño de las partículas 0-20mm Contenido de agua <3% Color Negro Densidad de bulto 2,9 Coeficiente de absorción de agua 0,3% Peso específico 4,7 Tabla 4.7- Resumen de las propiedades del árido de alta densidad. (Elaboración propia a partir de la recolección de datos suministrados por la empresa)

Análisis químico Fe 64,5% CaO 2,5% SiO2 5,0% K2O 0,2% Tabla 4.8-Análisis químico de la magnetita suministrada por Garrot-Chaillac (Elaboración propia a partir de la recolección de datos suministrados por la empresa)



Distribución típica de las partículas Tamaño del tamiz (mm) % que pasa Tamaño del tamiz (mm) % que pasa

0,250 1,0 2,0 4,0 6,3

6,0 8,0 10,0 17,0 30,0

8,0 10,0 12,50

14 16 20

44,0 60,0 78,0 86,0 93,0 100

Tabla 4.9-Distribución de partículas de la muestra de Garrot-Chaillac (Elaboración propia a partir de la recolección de datos suministrados por la empresa) En las figuras 4.6 y 4.7 se adjunta la información remitida a la empresa constructora por el suministrador anterior, referente a la barita que se utilizaría y a la dosificación propuesta para el hormigón. Figura 4.6-Dosificación orientativa para el hormigón de alta densidad (Garrot-Chaillac, OHL)



Figura 4.7-Granulometría de la barita (Garrot-Chaillac, OHL) 4.3.4-Mineralia (Minerals de Girona S.A.) Creada en 1978, Minerals de Girona se dedica a la extracción y distribución de minerales para su uso como cargas i fillers en la industria. Con tan solo 25 años de antigüedad se ha transformado ya en la primera productora española de sulfato de bario natural.



La empresa forma parte del grupo Conesa (sector metalúrgico), lo que le ha permitido des del principio disponer de unas instalaciones perfectamente adaptadas a las necesidades de la planta. Los minerales que utilizan como materia prima provienen de minas en África y Asia. A pesar de ello, el acopio y almacenamiento de los mismos se realiza en la planta que tienen en Figueres. Des de 1994 se trabaja según las normas de calidad ISO y tienen un departamento de investigación y desarrollo dedicado a la localización de nuevos yacimientos, la optimización de las líneas de producción existentes y la implantación de nuevas instalaciones. No obstante, Mineralia tampoco pone en obra sus productos. Es decir, suministran el árido barítico y proporcionan una dosificación para obtener el hormigón de alta densidad, pero sólo lo suministran y no se encargan de su puesta en obra ni de su curado. El árido que Mineralia suministra se distribuye con el nombre de Bariflor 0120, y tiene las siguientes características: - Es árido barítico 01-20mm - Densidad mínima de 4,19 - Humedad máxima del 3% Características físicas y químicas de la Barita suministrada (Pureza) - BaSO4 96,00% - SiO2 2,10% - Al2O3 0,10% - SrO 1,10% - Fe2O2 0,08% - CaO 0,24% Se presenta la dosificación típica que usa este suministrador para hormigones convencionales: DOSIFICACIÓN DE UN HORMIGÓN CONVENCIONAL (DENSIDAD 2,35T/M3)

- CEM II/AL-42,5N 400kg - Árido 6-12 Pórfido 200kg - Árido 12-20 Pórfido 693kg - Arena Serranos 740kg - Arena Hanson 200kg - Agua 155lts - Aditivo 3,41lts - Relación a/c 0,39

TOTAL 2392kg



A continuación en la figura 4.8 se pueden apreciar las características de la barita suministrada por Minerals de Girona S.A. Figura 4.8-Curva granulométrica de la barita de Mineralia (Mineralia, OHL)



Seguidamente, se muestra la dosificación para el hormigón de alta densidad suminstrada por el grupo Mineralia, así, se puede comparar con la dosificación presentada con anterioridad para el hormigón convencional. DOSIFICACIÓN PARA HORMIGÓN DE DENSIDAD 3,5T/M3

- CEM I-52,5 N 250kg - Árido Barítico 3540kg - Agua 93lts - Aditivo 4,5lts

Cabe decir que un hormigón de alta densidad no es tan diferente a un hormigón convencional como parece. De hecho, la principal diferencia es que todas las fracciones del árido (fracción fina, fracción media y fracción gruesa), que en un hormigón convencional se consiguen a través de áridos de diferentes tamaños y arena, en un hormigón de alta densidad se consiguen únicamente con un mismo árido (barítico en nuestro caso) que ya contiene todas las fracciones. Al ser este árido más denso que los habituales, pues le otorga al hormigón la propiedad de ser de alta densidad. 4.3.5-Lorda i Roig (Barcelona, España) Lorda i Roig se fundó en Barcelona en 1923, dedicándose a la producción y venta de cargas minerales para todo tipo de industrias, procedentes de yacimientos propios y ajenos. Desde abril de 1996 dispone de la certificación ISO 9002, y a partir del 2002 de la certificación ISO 9001:2000 para "molturación, producción y comercialización de minerales y derivados". En Lorda i Roig son especialistas en la fabricación de Hormigón de Alta densidad. Son una empresa distinta a las que se han presentado con anterioridad, que mayormente se dedicaban a la distribución de árido de alta densidad pero no fabricaban hormigón pesado. En Lorda i Roig tienen una amplia experiencia en construcción de salas de radiología de Hospitales por toda la Península. Por este motivo, la variedad de dosificaciones que presentan para hormigones de alta densidad es muy amplia. Además de buscar la alta densidad, intentan que la curva granulométrica de los áridos baríticos se adapte a la parábola de Fuller, para conseguir hormigones con una mayor compactación y resistencia mecánica. A continuación se presentan los resultados de la Barita utilizada recientemente en el Hospital de la Vall d’Hebron de Barcelona: Tamiz (mm) %part.inferiores Fuller 25 100 100 12 74,5 74 6 46,5 50 3 29 35 1,5 21 25



0,71 14 16 0,35 10 10 0,15 6 7 0,07 3 5 Tabla 4.10-Datos de la curva granulométrica de la barita empleada en el hospital Vall d’Hebron (Lorda i Roig)

Figura 4.9-Gráfico comparativo de las curvas granulométricas de la Barita y de Fuller (Elaboración propia) DOSIFICACIÓN DE HORMIGÓN BARÍTICO (DENSIDAD 3,2g/cm3)

- Árido Barítico 3000kg - Cemento 300kg - Aditivo Plastificante 0,3% s.p.c - Aditivo superfluidificante 1,5% s.p.c - Relación a/c <0,60

La resistencia a compresión aproximada obtenida con esta dosificación es de 25N/mm2. 4.3.6-CT-RAD (Toledo, España) Construcciones técnicas de radioterapia S.L. (CT-RAD) es una empresa dedicada específicamente al mundo de la radioterapia, proveedora de los servicios necesarios para la adecuada construcción e instalación de Áreas de tratamiento de Radioterapia y protección radiológica. CT-RAD tiene la capacidad de proveer los siguientes servicios: - Proyectos de implantación

Comparación de curvas granulométricas

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30

Tamiz (mm)

% d

e pa

rtícu

las

infe

riore

s

Barita Fuller



- Proyectos básicos de ejecución - Dirección de Obras - Contratación de obras y/o partidas - Asistencias técnicas a la Dirección Facultativa Debido a que no sólo suministran el árido barítico y el hormigón pesado, habiendo preparado previamente la dosificación más adecuada, sino que además ejecutan la obra, vertiendo el hormigón y siguiendo su proceso de curado, CT-RAD ha sido la empresa elegida para proveer de hormigón pesado la obra del Laboratorio de luz Sincrotrón. Su amplia experiencia en distintas obras y el minucioso proceso de ejecución que siguen han sido determinantes a la hora de decidir adjudicarles la producción del hormigón pesado del Sincrotrón. Siempre hay dos operarios suyos, uno en la planta de fabricación y otro en obra, que siguen el proceso comunicados vía móvil, de manera que cuando el hormigón llega a obra el operario lo evalúa, lo vierten y hasta que no se ve como se está comportando el hormigón no se da la señal al operario que está en la planta para que sigan saliendo camiones. El HORMIRAD, con una densidad entre 3,2 y 3,3 kg/dm3, es su hormigón de alta densidad preparado y patentado y con todas las certificaciones de calidad. En los anejos uno y dos adjuntos al presente estudio, se pueden apreciar las fotografías de algunas de estas obras así como los ensayos realizados para verificar la densidad del hormigón utilizado. CT-RAD ha presentado una dosificación minuciosamente estudiada y personalizada para el hormigón que se utilizará en el Sincrotrón: DOSIFICACIÓN DE HORMIGÓN BARÍTICO (DENSIDAD 3,2g/cm3)

- Árido Barítico entre 2700 y 3000kg/m3 - Cemento tipo 42,5 entre 325 y 350kg/m3 - Relación Agua/cemento entre 0,45 y 0,60 - Aditivo superfluidificante entre 0,7 y 2% s.p.c

Los márgenes planteados en esta dosificación dependen de una serie de factores:

1. El tipo de bomba a utilizar y la longitud de la misma 2. Tipo y densidad de armadura de los muros 3. Meteorología prevista para el día de vertido y de los dos posteriores días de curado 4. Humedad de la barita 5. Características del acopio 6. Muestras de la planta de densidad del hormigón en fresco

Como se podrá apreciar en el próximo capítulo, estos factores son muy determinantes e influyen muchísimo en el hormigón que se obtiene. Por este motivo, será muy importante tenerlos en cuenta e ir adaptando la dosificación del hormigón a medida que cambia alguno de estos factores.



4.4-ENSAYOS PREVIOS AL HORMIGÓN El artículo 81 de la Instrucción de Hormigón Estructural (EHE) determina los controles que deben realizarse a los componentes del hormigón. Cemento, agua, áridos y otros componentes deben de haberse ensayado de acuerdo con lo citado en la EHE. 4.4.1-Consideraciones sobre el cemento:

La EHE cita textualmente:

“La toma de muestras se realizará según se describe en la vigente Instrucción para la Recepción de Cementos.

Antes de comenzar el hormigonado, o si varían las condiciones de suministro, y cuando lo indique la Dirección de Obra se realizarán los ensayos físicos, mecánicos y químicos previstos en la Instrucción antes citada, además de los previstos, en su caso, en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares, más los correspondientes a la determinación de ión Cl-, según el Artículo 26.

Al menos una vez cada tres meses de obra, y cuando lo indique la Dirección de Obra, se comprobarán: componentes del cemento, principio y fin de fraguado, resistencia a compresión y estabilidad de volumen, según las normas de ensayo establecidas en la referida Instrucción.

Cuando al cemento pueda eximírsele, de acuerdo con lo establecido en la vigente Instrucción para la Recepción de Cementos y en 81.1, de los ensayos de recepción, la Dirección de Obra podrá, asimismo eximirle, mediante comunicación escrita, de las exigencias de los dos párrafos anteriores, siendo sustituidas por la documentación de identificación del cemento y los resultados del autocontrol que se posean.

En cualquier caso deberán conservarse muestras preventivas durante 100 días.”

4.4.2-Consideraciones sobre el agua de amasado:

De nuevo de la EHE se desprende:

“Cuando no se posean antecedentes de su utilización en otras obras del mismo hormigón, o en caso de duda, se realizarán los siguientes ensayos:

1. exponente de hidrógeno pH (UNE 7234:71) > 5 2. sustancias disueltas (UNE 7130:58) < 15 gramos por litro (15.000 p.p.m) 3. sulfatos, expresados en SO4

= (UNE 7131:58), excepto para el cemento SR en que se eleva este limite a 5 gramos por litro (5.000 p.p.m) < 1 gramo por litro (1.000 p.p.m)

4. ión cloruro, Cl- (UNE 7178:60):

• Para hormigón pretensado < 1 gramo por litro (1.000 p.p.m)



• Para hormigón armado u hormigón en masa que contenga armaduras para reducir la fisuración < 3 gramos por litro (3.000 p.p.m)

5. hidratos de carbono (UNE 7132:58) 0 6. sustancias orgánicas solubles en éter (UNE 7235:71) < 15 gramos por litro

(15.000 p.p.m) 4.4.3-Consideraciones sobre los áridos

La EHE establece que “Antes de comenzar la obra, siempre que varíen las condiciones de suministro, y si no se disponga de un certificado de idoneidad de los áridos que vayan a utilizarse emitido como máximo un año antes de la fecha de empleo por un laboratorio oficial u oficialmente acreditado, se realizarán los ensayos de identificación mencionados en los artículos 28.1. y los correspondientes a las condiciones físico-químicas, físico-mecánicas y granulométricas, especificados en los artículos 28.3.1, 28.3.2 y 28.3.3 de esta instrucción.

Se prestará gran atención durante la obra al cumplimiento del tamaño máximo del árido, a la constancia del módulo de finura de la arena y a lo especificado en los artículos 28.2. y 28.3.1. En caso de duda se realizarán los correspondientes ensayos de comprobación”.

4.4.4-Consideraciones sobre otros componentes

La EHE establece que se tienen que realizar los siguientes ensayos:

1. Antes de comenzar la obra se comprobará en todos los casos el efecto de los aditivos sobre las características de calidad del hormigón. Tal comprobación se realizará mediante los ensayos previos del hormigón citados en el Artículo 86.º. Igualmente se comprobará, mediante los oportunos ensayos realizados en un laboratorio oficial u oficialmente acreditado, la ausencia en la composición del aditivo de compuestos químicos que puedan favorecer la corrosión de las armaduras y se determinará el pH y residuo seco según los procedimientos recogidos en las normas UNE 83210:88 EX, 83227:86 y UNE EN 480-8:97. Como consecuencia de lo anterior, se seleccionarán las marcas y tipos de aditivos admisibles en la obra. La constancia de las características de composición y calidad serán garantizadas por el fabricante correspondiente.

2. Durante la ejecución de la obra se vigilará que los tipos y marcas del aditivo utilizado sean precisamente los aceptados según el párrafo anterior

3. Por lo que respecta a las adiciones, antes de comenzar la obra se realizarán en un laboratorio oficial u oficialmente acreditado los ensayos citados en los artículos 29.2.1 y 29.2.2. La determinación del índice de actividad resistente deberá realizarse con cemento de la misma procedencia que el previsto para la ejecución de la obra.

4. Al menos una vez cada tres meses de obra se realizarán las siguientes comprobaciones sobre las adiciones: trióxido de azufre, pérdida por calcinación y finura para las cenizas volantes, y pérdida por calcinación y contenido de cloruros para el humo de sílice, con el fin de comprobar la homogeneidad del suministro.



4.5-ENSAYOS PREVIOS PARTICULARES A LA BARITA:

A continuación se presentan dos ensayos realizados por la empresa SERGEYCO S.A. especializada en servicios de geotecnia y control de calidad a unas muestras de barita de Figueres, la misma que se va a utilizar en el Sincrotrón. Primero se presentan las granulometrías de las dos muestras y posteriormente los resultados respecto a la densidad aparente, la densidad de partículas tras secado, la densidad real de la muestra saturada con superficie seca y el coeficiente de absorción de agua por lo que refiere a los áridos gruesos y finos de la muestra. Muestra número1:

Figura 4.10-Granulometría de la primera muestra (CT-RAD, OHL)



Muestra número 2:

Figura 4.11-Granulometría muestra 2 (CT-RAD, OHL) ENSAYOS GEOMÉTRICOS: Tamaño del árido (d/D): d/D = 0/12 Contenido de Finos: 3,3% ENSAYOS DE CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL ÁRIDO GRUESO: Densidad aparente (mg/m3): 4,232 Densidad de las partículas tras secado (mg/m3) 4,149 Densidad real muestra saturada con superficie seca (mg/m3) 4,169 Coeficiente de absorción de agua (%WA) 0,469 ENSAYOS DE CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL ÁRIDO FINO: Densidad aparente (mg/m3): 4,297 Densidad de las partículas tras secado (mg/m3) 4,194 Densidad real muestra saturada con superficie seca (mg/m3) 4,247 Coeficiente de absorción de agua (%WA) 0,358

capÍtulo 4 –estudios previos- Índice pág....capÍtulo 4 -estudios previos - manel Àlvarez paz...

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